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在高共模电压(300V)环境中放大微伏级别的采样电压,请帮忙给予指导。

为了测量一个300V直流通道的电流(这个高压直流电路是测量1到100M欧绝缘电阻的,电路的开关频率在50kHZ左右,因此通过的电流呈现出一个方波的波形变化),我的电路中加入了一个1欧的取样电阻,这个电阻上的采样电压在几微伏到几百微伏。我准备将这个电压先接入INA148(高共模电压差分放大器),然后再用一个可编程运放PGA202(放大1000倍)对其放大,之后再接入一级运放放大到0-5V范围。

这个测量电路由于各种影响,噪声干扰都比较大,滤波电路之前是在最后一级加了一个RC滤波,效果不好。

请教一下:对于我以上的方案,有哪些不妥和改进之处?麻烦提一些建议,非常感谢!

Marvin Feng:

设计电路的目标:将1Ω两端的电压(几微伏到几百微伏)提取出来;

整个电路中存在的干扰:50khz的开关信号;

不妥之处:INA148固然是高共模电压差分放大器,但是其会带来更大的失调电压、输入噪声都很大,不利于我们的测量,故不建议使用INA148。

个人建议:

首先,可以考虑1Ω的取样电阻可以采用三线制接到运放上,这样可以消除由于导线电阻带来的影响;

其次,我建议使用精密运放,低失调电压,低输入噪声的那种,在运放的输入端可以加上保护电路,保护运放引脚;

再次,在运放后可以使用PGA202放大,在PGA202后面加RC滤波以及二级滤波等等。

希望对你有所帮助。

Wayne Xu:

你好,INA148的最大共模电压为+-200V,如果共模电压为上面摸述的最大直流电压300V,这个时候用INA148是合适的。第二点是,采样的信号电压为uV级,如果共模电压绝对值很大,并且波动较大的话,INA148的共模抑制比为70dB可能对噪声抑制不太好。建议你关注一下INA149,它的共模电压范围为+-275V,业界最高。并且共模抑制比为90dB。PGA202增益为1000时,的频率拐点约为100KHz,从带宽是是满足要求的。

另外,系统的噪声主要来源于第一级,如果第一级的噪声抑制不好,在后面再处理,意义并不大了。RC低通滤波只能滤除高频噪声。如果信号为方波的话,通过低通滤波器后上升时间会变长。

建议把第一级的采样电阻设计的大一点,以使得采下来的信号电压大一些。增加信噪比。

Marvin Feng:

回复 Wayne Xu:

楼上的对于初级运放的选择是对的,是应该充分考虑其共模电压以及共模抑制比的。在能满足要求的情况下,不建议增加采样电阻,采样电阻本身带来的误差是不好消除的。

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